混合扩频系统解跳技术的研究及实现

论文摘要

跳频通信的应用越来越广泛,有比其他通信系统更为明显的优点。其突出的优点是抗干扰通信能力,除此之外,还有码分多址和频带共享的组网通信能力,频率分集的功能等,其作为现代通信的热点,必将继续延续其火热的发展势头,必将成为未来通信的趋势。本文在第2章首先通过建立跳频(扩频)的数学模型,利用数学分析,揭示了其具有一系列优点的原因。在本章的后半部分指出了跳频系统要成功实现的三个关键技术：(1)频率合成器的设计,(2)跳频图案的设计,(3)跳频同步。而要实现跳频同步也要做到以下四个方面：(1)跳频图案的同步,(2)载波同步,(3)相位同步,(4)信息比特的位同步和信息帧的帧同步。在文章的随后章节正是围绕关键技术和这四个方面展开的。随着文章的深入,本文着重介绍了跳频图案的设计,跳频同步等关键技术。在第3章跳频图案的研究及设计的章节,首先介绍了跳频图案的基本概念及其含义,并在此基础上点出了设计图案的要求,并且详细介绍了常用的跳频序列,如m序列,M序列,Gold码等,分析了其实现原理并画出了实现框图,其中m序列作为实际应用图案,本文给予了详细介绍,并且给出了实现的部分代码。在文章的最后,结合本文的项目源,给出了一种基于m序列的对偶频带法宽间隔跳频的实现的方法。不仅分析了该方法的原理,更是结合软件对其进行了仿真,并给出部分实现代码。跳频同步捕获作为同步跟踪的先决条件,是数据解扩和解跳的前提,是跳频系统中的关键环节。在本文第4章首先介绍了三种通用的搜索捕获方法,分别介绍了串行捕获,并行捕获和等待搜索捕获的原理,画出了实现框图,在此基础上通过仿真对三种方法进行了比较,得出了其优缺点。在最后小节,文章给出了自己的捕获方案：基于基带匹配滤波器的同步捕获法,不仅详细的介绍了该法的基本思想,更是着重于匹配滤波器的实现,最后给出了具体的仿真结果。跳频同步包括跳频图案的同步,载波同步,位同步和帧同步。在本文第5章首先介绍了两大类同步方法：自同步法,外同步法,并分析了其优缺点。在此基础上结合自己的实际项目经验灵活的将以上的关键技术结合,给出了自己的跳频同步的方案,将参考时钟法,同步头法及其自同步法的组合起来的一种同步方法,本文不仅从原理上对该法给予明确的阐述,而且画出了实现的系统框图。在文章的最后,针对定时恢复和帧同步等关键技术,本文给出了两种不同的定时恢复方案和一种帧同步方案。在本文的第6章,首先介绍了项目的硬件平台,并给出了各个版图,并简要的予以说明,在此基础上,结合软件实现,给出了系统各个模块的实现代码,如组帧,CRC校验,卷积编码等,并给出了相关的仿真结果。最后在本文的第7章,对全文进行了概括总结,并对其发展前景和热点进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的背景和意义
• 1.3 跳频通信系统的简介
• 1.4 跳频电台的分类及电台参数
• 1.5 本文各章节内容与安排
• 第2章 跳频通信系统理论
• 2.1 引言
• 2.2 跳频通信的理论基础
• 2.3 跳频通信系统的组成
• 2.4 数学模型及分析
• 2.5 跳频系统的同步原理
• 2.6 跳频系统的关键技术
• 2.7 本章小结
• 第3章 跳频图案的研究及设计
• 3.1 引言
• 3.2 跳频图案的概念
• 3.3 跳频序列相关理论
• 3.3.1 跳频序列的相关参数
• 3.3.2 跳频序列的相关要求
• 3.4 常见跳频序列介绍
• 3.4.1 m序列
• 3.4.2 gold序列
• 3.4.3 OVSF序列
• 3.4.4 Walsh序列
• 3.5 跳频图案的研究及设计
• 3.5.1 基于m序列的对偶频带法宽间隔跳频的实现
• 3.5.2 m序列产生器
• 3.5.3 码距判定器
• 3.5.4 时延器模块
• 3.6 本章小结
• 第4章 跳频通信系统同步捕获方法的研究及实现
• 4.1 引言
• 4.2 串行搜索捕获法及其性能分析
• 4.3 并行搜索捕获法及其性能分析
• 4.4 等待搜索捕获法及其性能分析
• 4.5 三种捕获方法的性能比较
• 4.6 项目方案
• 4.6.1 方案一
• 4.6.2 方案二
• 4.6.2.1 基带匹配滤波器同步捕获法
• 4.6.2.2 匹配滤波器模块的设计和实现
• 4.6.2.3 FPGA的实现与仿真
• 4.7 本章小结
• 第5章 同步方法的研究及实现
• 5.1 引言
• 5.2 同步概论
• 5.2.1 造成同步的不确定性的主要来源
• 5.2.2 跳频同步的含义
• 5.2.3 跳频同步的过程
• 5.3 同步的常用方法
• 5.3.1 外同步法
• 5.3.2 自同步法
• 5.4 项目方案
• 5.4.1 跳频图案的同步方案
• 5.4.1.1 同步方案的设计
• 5.4.1.2 初始同步
• 5.4.2 同步性能分析
• 5.4.2.1 同步时间
• 5.4.2.2 同步保持时间
• 5.4.2.3 同步概率
• 5.4.3 定时恢复方案
• 5.4.3.1 方案一
• 5.4.3.2 方案二
• 5.4.4 帧同步
• 5.5 本章小结
• 第6章 混合扩频系统的系统仿真
• 6.1 引言
• 6.2 硬件平台的简介
• 6.2.1 Altera的FPGA芯片
• 6.2.2 系统框图
• 6.2.3 发射信机部分
• 6.2.4 接收信机部分
• 6.2.4.1 低噪声放大器
• 6.2.4.2 频率合成器
• 6.2.4.3 混频中放
• 6.2.4.4 基带版图
• 6.2.4.5 系统级联
• 6.3 软件仿真
• 6.3.1 系统仿真原理图
• 6.3.2 分模块功能介绍及仿真结果
• 6.3.2.1 模块Div12
• 6.3.2.2 fborm模块
• 6.3.2.3 CPSK调制器模块
• 6.4 系统级联的仿真
• 6.5 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3